CN114034742A - 一种成盘电力电缆导体材料检测系统及方法 - Google Patents

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CN114034742A CN202111357586.3A CN202111357586A CN114034742A CN 114034742 A CN114034742 A CN 114034742A CN 202111357586 A CN202111357586 A CN 202111357586A CN 114034742 A CN114034742 A CN 114034742A
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汪伦
陈杰
张建国
曹京荥
李成钢
谭笑
李陈莹
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Abstract

本申请涉及导体材料检测技术领域，公开了一种成盘电力电缆导体材料检测系统及方法。该系统包括电阻测量模块和温度测量模块，以及连接所述电阻测量模块和所述温度测量模块的中央处理单元。其中电阻测量模块用于获取被测电缆的导体电阻，温度测量模块用于获取所述被测电缆的环境温度。中央处理单元被配置为获取被测电缆两组不同温度下的导体电阻，根据所述第一温度、所述第一导体电阻、所述第二温度、所述第二导体电阻、电阻的温度系数和线膨胀温度系数，确定所述被测电缆的导体材料是否为纯金属。本申请提供的系统可以自动判断整盘被测电缆的质量，有效防止电缆生产厂家出现偷工减料的行为。

Description

一种成盘电力电缆导体材料检测系统及方法
技术领域
本申请涉及导体材料检测技术领域，尤其涉及一种成盘电力电缆导体材料检测系统及方法。
背景技术
电力电缆产品由于与广大消费者的生活有着密切的关系，它的质量优劣、安全与否直接影响广大消费者的人身和财产安全。电力电缆中的高压超高压电缆受重视程度高，产品符合技术规范要求。高压超高压电缆产品，从设计、生产、出厂以及现场竣工都有严格检验方法，产品也都符合技术规范要求，出现问题较少。
中低压电缆受重视程度低，工艺相对简单，新入网电缆供应商数量快速增长，存在部分供应商不按标准生产、产品不符合技术规范、存在家族性缺陷等突出问题。铜和铝价格差异较大，导电性能也有很大的差异，有的厂家为了节约成本，采用铝线替代铜，虽然能够满足功能要求，但电缆性能性明显降低，给电缆的质量带来严重的安全隐患。
现有的检测方法，往往只是对于电缆两端的端头进行检测，或者截取一段短样，然后再去实验室进行检测，这种方法仅能保证被检段导体材料的纯度，并不能说明整盘电缆的质量。而有的厂家可能为了节省成本，在电缆两端使用纯铜，而在中间段使用铜包铝，以此来蒙混过关。
发明内容
本申请提供了一种成盘电力电缆导体材料检测系统及方法，以解决现有技术中，只对电缆两端的端头或者截取一段短样去实验室进行检测，仅能保证被检段导体材料的纯度，并不能说明整盘电缆的质量的技术问题。
本申请第一方面公开了一种成盘电力电缆导体材料检测系统，包括电阻测量模块和温度测量模块，以及连接所述电阻测量模块和所述温度测量模块的中央处理单元；
所述电阻测量模块用于获取被测电缆的导体电阻；
所述温度测量模块用于获取所述被测电缆的环境温度；
所述中央处理单元被配置为执行以下步骤：
获取第一温度下的第一导体电阻，以及获取第二温度下的第二导体电阻；所述第一温度和所述第二温度均为任一所述环境温度，且所述第一温度与所述第二温度不相等；
判断所述第一导体电阻和所述第二导体电阻的比值是否满足纯金属条件，所述纯金属条件根据所述第一温度、所述第二温度、电阻的温度系数和线膨胀温度系数确定，若是，则所述被测电缆的导体材料为纯金属；若否，则所述被测电缆的导体材料不为纯金属。
可选的，所述判断所述第一导体电阻和所述第二导体电阻的比值是否满足纯金属条件，包括：
通过如下公式判断所述被测电缆的导体材料是否为纯金属：
Figure BDA0003357973320000021
其中，Rt1表示所述第一导体电阻，Rt2表示所述第二导体电阻，t1表示所述第一温度，t2表示所述第二温度，α20表示电阻的温度系数，γ表示线膨胀温度系数。
可选的，所述判断所述第一导体电阻和所述第二导体电阻的比值是否满足纯金属条件，包括：
所述纯金属条件包括纯铜条件，通过如下公式判断所述被测电缆的导体材料是否为纯铜
Figure BDA0003357973320000022
其中，Rt1表示所述第一导体电阻，Rt2表示所述第二导体电阻，t1表示所述第一温度，t2表示所述第二温度。
可选的，所述判断所述第一导体电阻和所述第二导体电阻的比值是否满足纯金属条件，包括：
所述纯金属条件包括纯铝条件，通过如下公式判断所述被测电缆的导体材料是否为纯铝：
Figure BDA0003357973320000023
其中，Rt1表示所述第一导体电阻，Rt2表示所述第二导体电阻，t1表示所述第一温度，t2表示所述第二温度。
可选的，还包括WiFi模块、智能终端和云服务器；
所述WiFi模块和所述中央处理单元之间进行有线连接，所述WiFi模块与所述智能终端之间进行WiFi无线连接，用于所述中央处理单元与所述智能终端之间数据的无线透传；
所述智能终端与所述云服务器无线连接，所述智能终端用于通过所述WiFi模块获取所述中央处理单元的数据，并上传至所述云服务器；
所述云服务器在接收所述智能终端的数据之后，建立成盘电缆导体质量数据库。。
可选的，所述智能终端还用于获取所述被测电缆基本信息，生成测试报告存档并上传至所述云服务器；所述基本信息包括被测电缆编号、厂家信息和操作人员信息。
可选的，还包括电池模块，用于为所述成盘电力电缆导体材料检测系统进行供电。
可选的，所述中央处理单元外表面设置有液晶显示组件，用于进行数据显示。
本申请第二方面公开了一种成盘电力电缆导体材料检测方法，所述成盘电力电缆导体材料检测方法由本申请第一方面公开的成盘电力电缆导体材料检测系统中的中央处理单元执行，所述成盘电力电缆导体材料检测方法包括：
获取第一温度下的第一导体电阻，以及获取第二温度下的第二导体电阻；所述第一温度和所述第二温度均为被测电缆的任一环境温度，且所述第一温度与所述第二温度不相等；
判断所述第一导体电阻和所述第二导体电阻的比值是否满足纯金属条件，所述纯金属条件根据所述第一温度、所述第二温度、电阻的温度系数和线膨胀温度系数确定，若是，则所述被测电缆的导体材料为纯金属；若否，则所述被测电缆的导体材料不为纯金属。
可选的，所述判断所述第一导体电阻和所述第二导体电阻的比值是否满足纯金属条件，包括：
通过如下公式判断所述被测电缆的导体材料是否为纯金属：
Figure BDA0003357973320000031
其中，Rt1表示所述第一导体电阻，Rt2表示所述第二导体电阻，t1表示所述第一温度，t2表示所述第二温度，α20表示电阻的温度系数，γ表示线膨胀温度系数。
本申请涉及导体材料检测技术领域，公开了一种成盘电力电缆导体材料检测系统及方法。该系统包括电阻测量模块和温度测量模块，以及连接所述电阻测量模块和所述温度测量模块的中央处理单元。其中电阻测量模块用于获取被测电缆的导体电阻，温度测量模块用于获取所述被测电缆的环境温度。中央处理单元被配置为获取被测电缆两组不同温度下的导体电阻，根据所述第一温度、所述第一导体电阻、所述第二温度、所述第二导体电阻、电阻的温度系数和线膨胀温度系数，确定所述被测电缆的导体材料是否为纯金属。本申请提供的系统可以自动判断整盘被测电缆的质量，有效防止电缆生产厂家出现偷工减料的行为。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种成盘电力电缆导体材料检测系统的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种成盘电力电缆导体材料检测系统中中央处理单元的执行步骤流程图。
具体实施方式
下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。
为了解决现有技术中，只对电缆两端的端头或者截取一段短样去实验室进行检测，仅能保证被检段导体材料的纯度，并不能说明整盘电缆的质量的技术问题，本申请通过以下两个实施例公开了一种成盘电力电缆导体材料检测系统及方法。
参见图1，本申请第一实施例公开了一种成盘电力电缆导体材料检测系统，包括电阻测量模块和温度测量模块，以及连接所述电阻测量模块和所述温度测量模块的中央处理单元。
所述电阻测量模块用于获取被测电缆的导体电阻。
所述温度测量模块用于获取所述被测电缆的环境温度。
其中，所述温度测量模块由温度传感器和温度芯片组成，可以精确测量导体的温度。
参见图2，所述中央处理单元被配置为执行以下步骤：
步骤S201，获取第一温度下的第一导体电阻，以及获取第二温度下的第二导体电阻。所述第一温度和所述第二温度均为任一所述环境温度，且所述第一温度与所述第二温度不相等。
步骤S202，判断所述第一导体电阻和所述第二导体电阻的比值是否满足纯金属条件，所述纯金属条件根据所述第一温度、所述第二温度、电阻的温度系数和线膨胀温度系数确定，若是，则所述被测电缆的导体材料为纯金属；若否，则所述被测电缆的导体材料不为纯金属。
具体来说，在第一温度t1下测得被测电缆的第一导体电阻Rt1；在第二温度t2下测得被测电缆的第二导体电阻Rt2。导体电阻的计算方法如下所示：
Figure BDA0003357973320000041
其中，Rt为温度为t℃时测量得到的导体电阻；ρt为温度为t℃时的导体的体积电阻率；l为被测导体的长度；S为被测导体的平均截面积。
对于某一段被测成盘电缆，即使该成盘电缆铭牌上有标称截面积和标称长度，但是由于种种因素，被测电缆的实际截面积往往不等于标称截面积，标称长度也同理。
但是，对于同一段电缆，
Figure BDA0003357973320000051
必然是一个定值，因此可以得出如下公式：
Figure BDA0003357973320000052
其中，将温度t1和t2下导体的电阻率分别记为ρv(t1)和ρv(t2)，因此可以得到如下公式：
Figure BDA0003357973320000053
其中，Rt1表示所述第一导体电阻，Rt2表示所述第二导体电阻。
由国标文件GBT3048.2-2007公式(11)给出体积电阻率的计算公式，如下所示：
Figure BDA0003357973320000054
其中，ρv20为20℃时导体的体积电阻率，铜为1.7241*10-8Ω·m，铝为2.8264*10-8Ω·m；ρv(t)为温度t℃时导体的体积电阻率；t为摄氏温度；α20为电阻的温度系数，铜为3.93*10-3/℃，铝为4.03*10-3/℃；γ为线膨胀温度系数，铜为1.7*10-5/℃，铝为2.3*10-5/℃。
体积电阻率的计算公式可转化为：
ρv(t)＝ρv20*[1+(α20+γ)(t-20)]；
通过如下公式判断所述被测电缆的导体材料是否为纯金属：
Figure BDA0003357973320000055
进一步的，所述判断所述第一导体电阻和所述第二导体电阻的比值是否满足纯金属条件，包括：
所述纯金属条件包括纯铜条件，通过如下公式判断所述被测电缆的导体材料是否为纯铜：
Figure BDA0003357973320000056
其中，Rt1表示所述第一导体电阻，Rt2表示所述第二导体电阻，t1表示所述第一温度，t2表示所述第二温度。
其中，对于导体材料为纯铜的电缆，则温度t1和t2下测得的电阻Rt1和Rt2的比值必然符合纯铜电缆条件所描述的关系；反之如果电缆导体为铜包铝，则Rt1和Rt2的比值不符合上述关系。从而可以通过测量温度t1和t2下Rt1和Rt2的比值，根据所述纯铜电缆条件，即可判断出电缆导体中是否含有铝。
进一步的，所述判断所述第一导体电阻和所述第二导体电阻的比值是否满足纯金属条件，包括：
所述纯金属条件包括纯铝条件，通过如下公式判断所述被测电缆的导体材料是否为纯铝：
Figure BDA0003357973320000061
其中，Rt1表示所述第一导体电阻，Rt2表示所述第二导体电阻，t1表示所述第一温度，t2表示所述第二温度。
本申请上述实施例公开的成盘电力电缆导体材料检测系统，包括电阻测量模块和温度测量模块，以及连接所述电阻测量模块和所述温度测量模块的中央处理单元。其中电阻测量模块用于获取被测电缆的导体电阻，温度测量模块用于获取所述被测电缆的环境温度。中央处理单元被配置为获取被测电缆两组不同温度下的导体电阻，根据所述第一温度、所述第一导体电阻、所述第二温度、所述第二导体电阻、电阻的温度系数和线膨胀温度系数，确定所述被测电缆的导体材料是否为纯金属。本申请提供的系统可以自动判断整盘被测电缆的质量，有效防止电缆生产厂家出现偷工减料的行为。
在本申请的部分实施例中，还包括WiFi模块、智能终端和云服务器。
所述WiFi模块和所述中央处理单元之间进行有线连接，所述WiFi模块与所述智能终端之间进行WiFi无线连接，用于所述中央处理单元与所述智能终端之间数据的无线透传。
所述智能终端与所述云服务器无线连接，所述智能终端用于通过所述WiFi模块获取所述中央处理单元的数据，并上传至所述云服务器；
所述云服务器在接收所述智能终端的数据之后，建立成盘电缆导体质量数据库。
其中，中央处理单元驱动电阻测量模块，测量被测电缆的导体电阻。解析温度传感器温度数字信息，计算被测电缆环境温度。将计算结果在液晶显示组件上显示，且同时发送给WiFi模块。所述WiFi模块与中央处理单元通过有线的方式连接，与便携式智能终端通过WiFi无线连接，实现了中央处理单元与便携式智能终端之间数据的无线透传。
其中，云服务器通过数据网络接收便携式智能终端发送的成盘电缆的长度、厂家、电压等级、截面积等基本信息，以及测量得到的导体电阻、材料、环境温度等重要信息，并建立成盘电缆导体质量数据库，为成盘电缆质量分析提供依据。
通过无线网络，自动上传测试数据到手机或者平板等便携式智能终端，录入关键信息，自动导入现场照片，生成测试报告；同时通过便携式智能终端把测试数据上传云服务器，建立成盘电缆导体质量数据库。
在本申请的部分实施例中，所述智能终端还用于获取所述被测电缆基本信息，生成测试报告存档并上传至所述云服务器；所述基本信息包括被测电缆编号、厂家信息和操作人员信息。
具体来说，智能终端通过WiFi接收电阻测量模块和温度测量模块发送的数据。操作人员还可以录入电缆基本信息，如被测试电缆编号、厂家、操作人员，生成测试报告存档。同时把接收的测试数据通过数据网络上传云服务器。
在本申请的部分实施例中，还包括电池模块，用于为所述成盘电力电缆导体材料检测系统进行供电。
具体来说，系统采用电池供电，方便现场应用。电池模块满足恒流源大电流输出。
在本申请的部分实施例中，所述中央处理单元外表面设置有液晶显示组件，用于进行数据显示。
具体来说，本申请公开的成盘电力电缆导体材料检测系统，由电池供电，中央处理单元与外部的智能终端通过WiFi进行通信，进行指令和数据的传输，同时能够自动生成报告，上传至指定云服务器，实现电缆质量的智能化管理。设计精确测量电阻的系统和电路；仪器自带宽范围高精度温度检测传感，利用不同温度下的导体电阻进行分析，判别被测电缆的导体材料；锂离子电池供电，适应户外操作。
以下为本申请实施例提供的方法实施例，由本申请系统实施例中的中央处理单元执行，对于本申请方法实施例中未详细公开的内容，请参见本申请系统实施例。
本申请第二实施例公开了一种成盘电力电缆导体材料检测方法，所述成盘电力电缆导体材料检测方法由本申请第一实施例公开的成盘电力电缆导体材料检测系统中的中央处理单元执行，所述成盘电力电缆导体材料检测方法包括：
获取第一温度下的第一导体电阻，以及获取第二温度下的第二导体电阻。所述第一温度和所述第二温度均为被测电缆的任一环境温度，且所述第一温度与所述第二温度不相等。
判断所述第一导体电阻和所述第二导体电阻的比值是否满足纯金属条件，所述纯金属条件根据所述第一温度、所述第二温度、电阻的温度系数和线膨胀温度系数确定，若是，则所述被测电缆的导体材料为纯金属；若否，则所述被测电缆的导体材料不为纯金属。
进一步的，所述判断所述第一导体电阻和所述第二导体电阻的比值是否满足纯金属条件，包括：
通过如下公式判断所述被测电缆的导体材料是否为纯金属：
Figure BDA0003357973320000081
其中，Rt1表示所述第一导体电阻，Rt2表示所述第二导体电阻，t1表示所述第一温度，t2表示所述第二温度，α20表示电阻的温度系数，γ表示线膨胀温度系数。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种成盘电力电缆导体材料检测系统，包括电阻测量模块，其特征在于，还包括温度测量模块，以及连接所述电阻测量模块和所述温度测量模块的中央处理单元；
所述电阻测量模块用于获取被测电缆的导体电阻；
所述温度测量模块用于获取所述被测电缆的环境温度；
所述中央处理单元被配置为执行以下步骤：
获取第一温度下的第一导体电阻，以及获取第二温度下的第二导体电阻；所述第一温度和所述第二温度均为任一所述环境温度，且所述第一温度与所述第二温度不相等；
判断所述第一导体电阻和所述第二导体电阻的比值是否满足纯金属条件，所述纯金属条件根据所述第一温度、所述第二温度、电阻的温度系数和线膨胀温度系数确定，若是，则所述被测电缆的导体材料为纯金属；若否，则所述被测电缆的导体材料不为纯金属。
2.根据权利要求1所述的成盘电力电缆导体材料检测系统，其特征在于，所述判断所述第一导体电阻和所述第二导体电阻的比值是否满足纯金属条件，包括：
通过如下公式判断所述被测电缆的导体材料是否为纯金属：
Figure FDA0003357973310000011
其中，Rt1表示所述第一导体电阻，Rt2表示所述第二导体电阻，t1表示所述第一温度，t2表示所述第二温度，α20表示电阻的温度系数，γ表示线膨胀温度系数。
3.根据权利要求2所述的成盘电力电缆导体材料检测系统，其特征在于，所述判断所述第一导体电阻和所述第二导体电阻的比值是否满足纯金属条件，包括：
所述纯金属条件包括纯铜条件，通过如下公式判断所述被测电缆的导体材料是否为纯铜：
Figure FDA0003357973310000012
其中，Rt1表示所述第一导体电阻，Rt2表示所述第二导体电阻，t1表示所述第一温度，t2表示所述第二温度。
4.根据权利要求2所述的成盘电力电缆导体材料检测系统，其特征在于，所述判断所述第一导体电阻和所述第二导体电阻的比值是否满足纯金属条件，包括：
所述纯金属条件包括纯铝条件，通过如下公式判断所述被测电缆的导体材料是否为纯铝：
Figure FDA0003357973310000021
其中，Rt1表示所述第一导体电阻，Rt2表示所述第二导体电阻，t1表示所述第一温度，t2表示所述第二温度。
5.根据权利要求1所述的成盘电力电缆导体材料检测系统，其特征在于，还包括WiFi模块、智能终端和云服务器；
所述WiFi模块和所述中央处理单元之间进行有线连接，所述WiFi模块与所述智能终端之间进行WiFi无线连接，用于所述中央处理单元与所述智能终端之间数据的无线透传；
所述智能终端与所述云服务器无线连接，所述智能终端用于通过所述WiFi模块获取所述中央处理单元的数据，并上传至所述云服务器；
所述云服务器在接收所述智能终端的数据之后，建立成盘电缆导体质量数据库。
6.根据权利要求5所述的成盘电力电缆导体材料检测系统，其特征在于，所述智能终端还用于获取所述被测电缆基本信息，生成测试报告存档并上传至所述云服务器；所述基本信息包括被测电缆编号、厂家信息和操作人员信息。
7.根据权利要求1所述的成盘电力电缆导体材料检测系统，其特征在于，还包括电池模块，用于为所述成盘电力电缆导体材料检测系统进行供电。
8.根据权利要求1所述的成盘电力电缆导体材料检测系统，其特征在于，所述中央处理单元外表面设置有液晶显示组件，用于进行数据显示。
9.一种成盘电力电缆导体材料检测方法，其特征在于，所述成盘电力电缆导体材料检测方法由权利要求1-8中任一项所述的成盘电力电缆导体材料检测系统中的中央处理单元执行，所述成盘电力电缆导体材料检测方法包括：
获取第一温度下的第一导体电阻，以及获取第二温度下的第二导体电阻；所述第一温度和所述第二温度均为被测电缆的任一环境温度，且所述第一温度与所述第二温度不相等；
判断所述第一导体电阻和所述第二导体电阻的比值是否满足纯金属条件，所述纯金属条件根据所述第一温度、所述第二温度、电阻的温度系数和线膨胀温度系数确定，若是，则所述被测电缆的导体材料为纯金属；若否，则所述被测电缆的导体材料不为纯金属。
10.根据权利要求9所述的成盘电力电缆导体材料检测方法，其特征在于，所述判断所述第一导体电阻和所述第二导体电阻的比值是否满足纯金属条件，包括：
通过如下公式判断所述被测电缆的导体材料是否为纯金属：
Figure FDA0003357973310000031
其中，Rt1表示所述第一导体电阻，Rt2表示所述第二导体电阻，t1表示所述第一温度，t2表示所述第二温度，α20表示电阻的温度系数，γ表示线膨胀温度系数。
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